книги из ГПНТБ / Арсенид галлия. Получение, свойства и применение

322 К О Н Т А К Т А Р С Б Н Н Д Г А Л Л И Я - М Е Т А Л Л [ГЛ. 7

женив стаповится линейной с наклопом, обратно пропор­ циональным последовательному сопротивлению, до тех пор, пока не пачиется нагрев диода.

Н е о д н о р о д н а я п о в е р х н о с т ь п о д к о н т а к ­ том. Неоднородность поверхности приводит к тому, что высота барьера пеодинакова по площади коптакта. Бете показал, что в этом случае характеристика ток — напря­ жение может не иметь экспоненциальных участков пли

что 1) В2 увеличивается с увеличением d и п; 2) р., увелпчпвается с увеличением тока через диод, что может быть

электрического поля у краев контакта приводит к появлению токов утечки при обратном смещении и снижению общего напряжения пробоя контакта [43].

П р и м е с и с г л у'б о к и м и у р о в п"я м и. Такие приме­ си являются^центрами рекомбинации и, так же как в р—п

прямых смещениях, наряду с зарядовой емкостью, может проявляться диффузионная Со — (/в+Лт.'где т—время

жпзни неосновных носителей тока в полупроводнике. Диффузионная емкость связана с инжекцией носителей тока в полупроводник пз металла. При обычных токах она не проявляется, так как инжекцпя в барьерах Шоттки мала. В арсеииде галлия, кроме того, мало время жизни.

Теория Шоттки—Бете. По теории Шоттки—Бете зарядовая емкость равна C—zSlinw (w — ширина слоя объемного заряда) и зависит от напряжения по закону

контактов соответствует в большинство случаев (7.5), напряжение отсечки может сильно отличаться от Uz>.

ных носителей тока [30, 46] приводит к поправке в выра­ жении (7.5)

Выражение вида (7.6) Вагнер [47] получил еще до созда­

имеющим малую концентрацию свободных носителей тока (до 10" см-3).

П р о м е ж у т о ч н ы й с л о й . При достаточно толстом промежуточном слое напряжение отсечки может

концентрация глубоких примесей в полупроводнике срав­ нима с концентрацией мелких, в барьерах Шоттки при изменении смещения или освещении наблюдаются пере­ ходные явления, которые могут длиться в течение не­ скольких дней [46]. Зависимость емкости от постоянного смещения при наличии глубоких примесей впервые теоре­ тически получена Гудменом [46[. В работе [12] теория Гудмена развита дальше, и получена зависимость, связы­ вающая емкость с постоянным напряжением смещения и временем (при условии достаточно высокой частоты из­ мерительного сигнала, чтобы глубокие центры ие успевали перезаряжаться):

концентрация ионизованных глубоких примесей в области

яини при £-»• оо характеристика емкость—напряжение представляет собой кривую с выпуклостью вверх. Мето­ дика, развитая в работе [13], позволяет определять энер­ гию ионизации, концентрацию и сечение захвата одного или нескольких глубоких нримесей, если их энергии иони­ зации достаточно сильно различаются. Другая методика определения энергетических уровней нескольких одно­ временно присутствующих примесей предложена в ра­ боте [50]. При наличии глубоких примесей емкость уменьшается с увеличением частоты измерительного сиг­ нала и с понижением температуры. В работах [51—53] ис­ следована зависимость емкости от напряжения, частоты

Шоттки падает излучение из области собственного погло­ щения полупроводника, происходят те же явления, что •ар—n-переходе: генерируемые светом электронно-дырочные

В работе [55] получено выражение для фототока. Это выра­ жение для монохроматического света с учетом изменения коэффициента поглощения в слое объемного заряда [56] имеет вид

поглощения света в слое объемного заряда, зависящий от электрического поля через коордпнату х (расстояние от поверхности); К0 — коэффициент поглощения света в об­ ласти полупроводника без поля; L — диффузионная длина неосновных носителей тока. Если барьер Шоттки облу­ чается фотонами с энергией из области примесного погло­ щения, фоточувствительность вызывается двумя причи­ на™: 1) возбуждением носителей тока с глубоких уров­ ней (если они есть) и 2) фотоэмиссией электронов из ме­ талла (подобно фотоэмиссии в вакуум), в случае которой

ского слоя, через который освещается барьер, значительно меньше расстояния, на котором энергия возбужденных излучением электронов уменьшается в е раз. Здесь 7ф — фототок, отнесенный к числу падающих фотонов. Таким

если в полупроводнике или в области контакта нет глу­ боких примесей. Глубокие примеси приводят к избыточной фоточувствительностп.

7.2.Методика создания контактов арсенид галлпя — металл

7.2.1.Методика создания выпрямляющих контактов. Выпрямляющие контакты арсенид галлпя—металл со­ здаются нанесением металла на очищенную поверхность арсенпда галлия. Для этого используются методы:

вакуумного напыления, электрохимического осаждения и химического осаждения.

Вакуумное напыленпо позволяет получить топкий слой металла практически любой формы и площади иа поверх­ ности полупроводпика. Техника вакуумного напыления рассматривалась в ряде монографий (см., например, [М45]). Для создания контакта с арсенпдом галлия чаще всего используется золото, так как оно легко распыляется, дает контакт с наибольшой высотой барьера и коэффици­ ент пропускания его слабо зависит от длины волны излу­ чения в той областп спектра, в которой обычно исполь-

0

зуются фотоэлементы из арсеппда галлия (4000—9000 А) [57, 58]. Для этой же цели иногда используются и другие металлы: серебро, медь, алюминий, платина [59,60]. Для предотвращения образования промежуточных слоев часто металл напыляют на поверхность арсенпда галлия, сколотую в высоком вакууме ( Ю - 9 мм рт. ст.). Однако почти идеальный барьер Шоттки получается и напыле­ нием на химически травлеиую поверхность [61].

Электрохимическое осаждение металлов основано па явлении электролиза растворов. Техника электрохимиче­ ского осажденпя металлов приводится в ряде монографий

требует специального оборудования и токоподводов к по­ лупроводнику и позволяет получить структуры, близкие к идеальным. Для осажденпя металла пластина арсенида галлия погружается в нагретый до определенной темпе­ ратуры раствор на заданное время [63]. Составы раствора указаны в табл. 7.1.

Для уменьшения поверхностных утечек, увеличения напряжения пробоя и получения идеальных структур часто вокруг барьера Шоттки изготавливают охранные